淺析智能視頻監控系統在民航機場安防中的應用

高凱

吉林省民航機場集團公司 吉林 長春 130000

建設新型的智能視頻監控系統，通過引進先進的地理信息技術、視頻智能分析技術、大數據技術，充分挖掘視頻監控資源的有效信息，提高機場工作人員的工作效率，以滿足機場安全管理工作的提升。本文對智能視頻監控系統如何充分挖掘視頻資源數據在機場安防中的應用進行了分析和探究。

1 概述

為了保障機場的安全運行，機場往往安裝了大批量的攝像機，對機場各個區域進行有效的監控，并根據《MH/T 7003-2017 民用運輸機場安全保衛設施MHT7003-2017》要求，前端攝像機進行了90天的錄像存儲。如何充分挖掘視頻資源數據，提升機場的安全防范等級，成為每個機場亟待解決的問題。

隨著智能視頻分析、大數據、地理信息技術的出現及日臻成熟，為解決這一問題提供了很好的技術手段。但如何針對機場的實際情況，開發出滿足機場各部門需求的智能視頻監控系統，充分發揮視頻資源作用，是目前的主要任務。

通過建設機場智能視頻監控平臺，引進先進的視頻智能分析技術，對視頻畫面中的海量數據進行智能分析，過濾掉用戶不關心的圖像信息，僅僅為監控者提供有用的關鍵信息。該技術徹底改變了以往依靠工作人員對監控畫面進行監視模式，大大提高報警精確度，提升工作人員效率[1]。

2 平臺系統架構

2.1 系統功能架構

通過建設的智能視頻分析系統，與監控管理平臺實現集成，簡化用戶日常管理的多系統切換，實現安防統一管理。整體軟件系統架構需求如下：

視頻信息源：主要由網絡視頻服務器和攝像機構成，為視頻智能分析提供視頻流。

監控管理平臺：實現機場全范圍的視頻聯網，實現全范圍的視頻設備信息管理和控制，為機場提供一個統一的視頻調用訪問入口。

接口層：通過建立標準化的數據接口，實現數據訪問開放、數據采集接入、視頻播放插件。對接口的訪問方式、數據參數、返回結果集信息項、數據格式都進行了嚴格定義，并配合數據過濾驗證服務，保證進入到系統的數據的有效性和完整性，減少垃圾數據的生成；保證了對外輸出數據的接口一致性，數據信息的規范性，為整個系統的數據交互的穩定提供了良好的基礎。

數據交換層：是整個平臺數據交換的樞紐，是安全體系的重要組成部分，通過各類標準化接口及交換服務實現了機場范圍內的安全資源數據的交互共享。數據庫內存儲了內部軟件參數配置、硬件參數配置、監控策略配置、人員角色權限配置等信息。在進行業務數據采集集中存儲的同時，要對各業務系統數據進行梳理分析關聯，進行數據的規范化、標準化處理，提供權限控制和存取管理。

應用層：為用戶提供了實戰業務應用，為各級用戶提供用戶關心的具體視頻智能分析數據展示、視頻報警管理處置。

展現層：以機場安全門戶的方式，為用戶提供安全業務的統一訪問管理應用，提供安全類業務系統功能展示管理，實現用戶的單點登錄、統一安全認證和個人信息的管理；為機場視頻分析業務提供統一的門戶主頁和業務信息管理、發布服務。

2.2 系統網絡架構

前端攝像機：為視頻智能分析提供視頻流。

監控平臺服務器/網絡視頻服務器：部署視頻管理軟件，負責管理用戶、權限審核、電視墻管理、流媒體管理、存儲管理、聯網管理、接入設備管理，可實現與上下級聯網的接入控制和管理，通過視頻中間件模塊，支持硬盤錄像機、數字視頻服務器、網絡攝像機、視頻監控平臺、報警設備、語音設備等的接入服務。

流媒體服務器：通過對輸入視頻流的復制、轉發，可以擴充視頻流轉發路數，在不考慮帶寬的前提下，可以支持任意路數的訪問，這樣就可以轉發一路給原有監控平臺，一路給智能視頻分析系統，同時給每個客戶端流媒體播放器轉發一路視頻流。

智能分析服務器：智能視頻分析服務器是基于報警規則來進行智能視頻分析的，因此需要先安裝一個智能視頻分析客戶端軟件，通過客戶端軟件進行規則設置。客戶端軟件提供一系列的過濾器，通過對監控畫面配置一個或多個過濾器，設置臨界值（如通過設定奔跑速度下限來確定是否有奔跑行為），實現對監控畫面的報警規則配置。目前常規的智能視頻分析服務器可支持50路視頻。

3 基于機場的行業性應用

3.1 人臉識別技術應用

人臉識別技術應用：主要用于航站樓主要出入口、安檢通道、工作人員通道、登機口部署人臉抓拍攝像機對視頻中的人臉進行抓拍；在后臺服務器部署人臉比對服務軟件，對抓拍的人臉與人臉庫中的黑名單人員進行比對，從而實現快速身份識別，實現智能預警，并形成該人員在機場的行程軌跡。支持靜態人臉比對功能，可人臉圖片導入系統，并與人臉庫進行比對，檢索出與之相似的人臉圖片，并按照相似度進行排序。

3.1.1 實時人臉比對計算。提供高效的人臉比對算法，單臺比對服務支持不小于100抓拍相機數據的實時比對；支持國內主流設備廠家的各型號抓拍相機，并支持多品牌設備混合接入應用。

系統算法具備很強的適應能力，支持根據現場環境的自我學習升級。比對服務支持集群部署，可以通過硬件的擴容實現比對能力的提升。

3.1.2 黑、白名單比對報警。系統服務支持黑白名單無感知比對，通過前端抓拍相機實時抓拍機場各通道經過人員的人臉數據，由黑名單比對服務進行“黑名單”人臉比對，如果比對命中，則進行警報。支持白名單比對，發現白名單人員進行提示。

3.1.3 人員布控比對報警。系統支持人員的臨時布控、撤控。可以臨時將某個人員的照片進行布控操作，可以靈活設定布控的時間段、布控范圍等參數。布控完成后，比對服務將按照布控規則進行人員的人臉比對監控。支持布控信息的隨時撤銷。

3.1.4 人員軌跡監控。員軌跡監控，通過人臉比對識別數據對某個人在一定時間段內的軌跡進行監控。

支持按照人員姓名、人員照片進行人員軌跡的檢索查詢；提供基于地圖的人員軌跡刻畫回溯[2]。

3.2 視頻智能檢索

3.2.1 視頻濃縮（摘要及快速檢索）。系統支持存儲視頻的智能檢索及摘錄、批注功能，將報警事件/疑似事件的視頻濃縮片段與值班日志結合起來，值班員可對報警視頻及重要視頻片段做規定內容的日志批注，獨立存儲及管理查詢。

支持對于重點區域的存儲視頻的疑似事件快速智能收索。值班人員在工作期間，可借助平臺的事件智能檢索及濃縮功能，將前一天存儲視頻做重點的自動檢索，將發生的事件（未報警）及疑似事件的視頻片段檢索并批注、保存。

報警視頻及日志數據庫單獨存儲，便于日后的管理、檢索及導出。將視頻片段匯總及批注在規定時間（如一天）存檔；將每階段形成的各個視頻片段形成一個整體的視頻，并與日志形成可檢索的視頻日志文件。

應支持的可索引點包括但不限于：攝像機名稱、時間、報警類型（自動生成）、人工批注的關鍵詞（統一規定）等。

3.2.2 以圖搜圖。通過在航站樓旅客流程主要節點部署人臉抓拍攝像機，因此產生了大量的視頻監控，讓監控遍布整個航站樓，因此如何讓視頻檢索出指定目標變得輕而易舉，這就是視頻檢索使用以圖搜圖鎖定目標快照來尋找線索的目的所在。

以圖搜圖的功能相對來說是比較直觀的，簡單來說它是視頻偵查中圖偵系統的應用，以圖像的相似性在視頻中查找視頻片段，輸入人或者車的特征以圖像視頻展現出來，這樣真實地展現在用戶面前加大了用戶對圖像偵查的可信度，且實際應用也得到更大提高。

此檢索功能適用于工作人員在尋找可疑人員或車輛的歷史移動軌跡中使用，這樣不僅能直觀地看到事實依據，而且能更及時地找到線索，方便了辦案需求。

在本系統中主要實現以下功能：

輸入人的特征，可以搜索一個或幾個攝像機在一定時間范圍內的視頻，搜索到后將視頻展現出來，特征包括但不限于衣服的顏色、是否佩戴眼鏡、是否戴帽子、頭發長短等；

輸入車的特征，可以搜索一個或幾個攝像機在一定時間范圍內的視頻，搜索到后將視頻展現出來，特征包括但不限于車的車牌號、顏色等。

3.3 視頻質量診斷

平臺支持智能的圖像質量的集中管理功能，采用對標準數字視頻圖像的偵測技術，分布式的拓撲結構，提供先進、有效的數據收集、視頻診斷能力，有效地幫助維護人員對數量眾多的圖像采集設備的有效運行做自動檢測，并自動形成故障統計報表。應可支持下列常見圖像質量的檢查：

視頻丟失：攝像機或編碼器出現故障的時候，容易產生視頻丟失，系統自動報警；

亮度異常檢測：如果攝像頭增益控制失敗，或者由于強光造成圖像飽和度過高，系統自動報警；

鏡頭遮擋檢測：如果攝像頭鏡頭被完全的或者部分的遮擋,系統自動報警；

模糊報警：由于自動聚焦故障或者維護問題造成畫面模糊，系統自動報警；

鏡頭移位：由于清潔鏡頭或者人為破壞的原因，使攝像頭的取景范圍偏離出了預先設置的場景，系統自動報警；

圖像無色彩：由于攝像機故障，使得圖像偏色或無色彩，系統自動報警；

圖像凝固：由于圖像傳輸中斷，造成圖像成靜態呆圖，凝固不動，系統自動報警；

云鏡控制失效：由于接口故障或攝像機控制部件故障，造成遠程云鏡控制失效，系統自動報警。

應可支持視頻存儲設備的視頻存儲連續性檢測，視頻存儲業務持續有效性檢測，可自動形成故障報表。

3.4 非法闖入與越界檢測、滯留、徘徊檢測

非法闖入與越界檢測、滯留、徘徊檢測技術應用：采用智能視頻分析系統在機場周邊形成一個7×24小時實時監視的環繞圈，實現全天候越界檢測，在監控范圍內定義一條嚴禁穿越的虛線，一旦有人在任何時段觸碰或者越過這條線，系統將實時記錄其行動路線，并向前端報警提醒有關人員關注與及時處理。嚴格控制不明物體或人接近機場周邊行為，形成高安全系數的機場周界防范體系。同時在機場的一些敏感區域，如機場燃料庫、供電站以及一些重要的設備存放區等，有著較高的安全級別控制要求，必須嚴格禁止任何人員接近，以杜絕惡意破壞、偷竊等犯罪行為的發生。采用智能視頻分析系統實現周界檢測，系統支持參數的靈活設置，當發現有可疑人員或者物體在監控范圍內逗留或者徘徊超過預設值，系統將對可疑行為進行記錄并實時報警。這將協助機場安保人員及時地對異常行為事件進行判斷處理，極大地加強了機場安保系統能力的提升。

3.5 尾隨檢測和入侵檢測

尾隨檢測和入侵檢測：門禁監控系統是機場安防系統的一個重要組成部分。工作人員須刷卡后方可根據權限通過門禁進入各個區域，沒有權限者禁止進入。機場個別門禁屬于涉密區域，很多時候要求不能有人員靠近。為保證機場門禁系統安全，每個通過門禁人員都必須刷卡驗證，通過智能視頻分析系統對進行門禁尾隨檢測，對通過門禁人員進行檢查和跟蹤，從而準確地統計出入門禁人員人數，當與刷卡卡號次數不符時進行尾隨報警，提示工作人員處理。針對涉密區域門禁，通過智能視頻分析系統對整個區域進行檢測，發現可疑人員靠近或者闖入立刻報警[3]。

4 結束語

建設新型的智能視頻監控系統，對機場安全管理工作的提升有很大的幫助，主要體現在以下幾個方面：

4.1 降低工作強度，節省安防管控人力

人工監控的方式，不僅準確率較低，還浪費了大量人力資源。每個重要區域都需要安排執勤人員，為了確保最低的誤報率，每天需安排輪崗換班。智能監控系統的可實現7*24無間斷監控，為安保部門節省了大量人力成本。

4.2 通過統籌規劃，提高圖像信息資源的利用率

減少重復建設費用，節省安防管控管理成本。通過統一規劃、綜合統籌，避免監控系統建設各自為政，重復建設，相關子系統的平臺均可復用在其他監控指揮系統中，提高平臺的使用效率和經費利用率。

4.3 降低案件偵破、防范的費用

監控系統提供的圖像信息作為有效的線索、有力的證據，大大節省了安防人員取證所花的時間、人力、物力和財力，同時提升整個安防系統的安全等級，提升對災難的預見性和主動性。